Диссертация (1097826)
Текст из файла
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени М.В. ЛОМОНОСОВАФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТна правах рукописиУДК 535.421/535.56Белотелов Владимир ИгоревичПЛАЗМОННЫЕ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ И ФОТОННЫЕ КРИСТАЛЛЫС ПЕРЕСТРАИВАЕМЫМИ ОПТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ01.04.03 — радиофизикаДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степенидоктора физико-математических наукМосква — 20121 Светлой памяти моей мамыБелотеловой Нины Ивановны2 1 ОглавлениеВведение. Цели и задачи диссертационной работы6Глава IОбщие вопросы оптики и магнитооптики периодических наноструктурированных материалов и методы расчета1.
Магнитооптические свойства однородных сред ………………………………..19191.1.Описание магнитооптических эффектов в классической электродинамике ………..……..…………………………………………………………191.2.Магнитооптические поляризационные эффекты………………………...201.3.Магнитооптические интенсивностные эффекты………………………...251.4.Обратные магнитооптические эффекты………………………………….272. Усиление магнитооптических эффектов в фотонных кристаллах……………… 302.1.Фотонные кристаллы………………………………………………………302.2.Магнитные фотонные кристаллы…………………………………………323. Поверхностные плазмон-поляритоны…………………...………………………..353.1. Плазмон-поляритонные волны в гладких пленках……….……………...
353.2. Поверхностные плазмоны в металло-диэлектрических решетках…..…414. Магнитооптические эффекты в плазмонных структурах………………………..444.1. Экваториальный эффект Керра…………………..…………..…………...444.2. Поляризационные эффекты………...……………………………………..485. Оптическое возбуждение электронов в благородных металлах……………...…526. Методы расчета оптических свойств периодических наноструктур…………… 556.1. Метод матриц переноса…………………………………………………… 556.2. Метод связанных мод в пространстве Фурье (RCWA)…………….……606.3.
Метод матрицы рассеяния……………………………………………..….656.4. Метод конечных разностей во временной области (FDTD)………….…671 Глава IIМагнитооптические интенсивностные эффекты в плазмонных кри71сталлах1. Двухслойная гетероструктура: [перфорированный металл]/[однородный маг-нитный диэлектрик] ……………………………………………………………….. 712. Электромагнитные моды в немагнитном плазмонном кристалле ……………...732.1. Волноводные моды и распространяющиеся плазмонные моды ……….732.2. Локализованные плазмонные моды в щелях, отверстиях и вблизи металлических полос …………………………………………………..…….773. Магнитооптические эффекты в плазмонном кристалле, намагниченном в экваториальной конфигурации ……………………………………………………...783.1.
Плазмонные и волноводные моды в слоистых структурах с поперечной намагниченностью ………………………………………………….783.1.1. Дисперсия плазмон-поляритона на границе двух полубесконечных сред ………………………………………………...783.1.2. Волноводные моды и поверхностные плазмон-поляритоныв металло-диэлектрической пленке с волноведущим слоем813.2. Явление магнитооптической невзаимности в плазмонном кристалле ... 823.3.
Матрица рассеяния и резонансы Фано ………………………………….853.4. Экваториальный эффект Керра в плазмонном кристалле ……………..873.4.1. Аналитическое рассмотрение ………………………………..873.4.2. Электромагнитное моделирование ………………………….903.4.3. Зависимость экваториального эффекта Керра от толщиныдиэлектрической пленки. Влияние волноводных мод ……..963.5.
Экспериментальное наблюдение экваториального эффекта Керра …… 983.5.1. Исследуемый образец и метод его изготовления ……….….983.5.2. Экспериментальная установка и методика измерения …….993.5.3. Гигантский экваториальный эффект Керра ………….……..1013.5.4. Наблюдение экваториального эффекта Керра как методисследования спектров поверхностных плазмонов ………...
1044. Магнитооптические эффекты в плазмонном кристалле, намагниченном в ме2 ридиональной конфигурации ……………………………………………………..1104.1. Магнитооптические интенсивностные эффекты в меридиональнойконфигурации в однородных пленках …………………………………...1104.2. Собственные волны в плазмонном кристалле, намагниченном в плоскости пленки и перпендикулярно щелям …………………………..4.2.1.Случай однородного металла ……………………………4.2.2.Пространственная симметрия мод плазмонного кри-сталла …………………………………………………………….4.2.3.112112115Причина возникновения четного и нечетного по намаг-ниченности интенсивностных эффектов ……….…………..…1164.3.
Экспериментальное наблюдение магнитооптического меридионального интенсивностного эффекта в плазмонных кристаллах ……..........4.3.1.Нечетный и четный меридиональные интенсивностныеэффекты ………………………………………………………….4.3.2.Проявление эффекта в ближнем оптическом поле …….4.3.3.Свойства нечетного и четного меридиональных интен-сивностных эффектов …………………………………………..4.3.4.119119124129Методы усиления четного меридионального интенсив-ностного эффекта …………………………………….131Глава IIIЭффект Фарадея в плазмонных кристаллах1. Теоретическое рассмотрение……………………………………………………..1.1.136136Собственные волны в плазмонном кристалле, намагниченном перпендикулярно поверхности ………………………………………1361.2.Качественная модель резонансного усиления эффекта Фарадея …...
1371.3.Эффект Фарадея в одномерном плазмонном кристалле ……………1391.4.Эффект Фарадея в двумерном плазмонном кристалле ……………..1462. Экспериментальное наблюдение эффекта Фарадея ……………………………1492.1.Образцы и методика измерений ………………………………………2.2.Резонансное усиление эффекта Фарадея при возбуждении плазмонно-волноводных мод …………………………………………1491523 Глава IVМагнитооптические эффекты в фотонных кристаллах1581. Основные уравнения и задача на собственные значения для магнитооптической среды …………………………………………………….….2.
Собственные функции оператора Ĥ и их симметрия ………………………..1581622.1.Два типа мод оператора Ĥ ……………………………………………….1622.2.Симметрия собственных функций ………………………………………1633. Зонная структура 2D фотонных кристаллов в отсутствие внешнего магнитного поля …………………………………………………………………..1663.1.Методика вычисления …………………………………………………….1663.1.1. ТЕ – поляризация ……………………………………………..1663.1.2. ТМ – поляризация …………………………………………….1673.2.Расчет фотонных зон ……………………………………………………...1684. Теория возмущений ……………………………………………………………….
1725. Магнитооптические свойства фотонных кристаллов ………………………….1745.1. Геометрия Фарадея ………………………….……………………………1745.2. Геометрия Фохта. Магнитное двулучепреломление …………………..1826. Эффект Фарадея в одномерных фотонных кристаллах ………….…………….1846.1. Аналитическая формула ……………………………………………………1846.2. Оптимизация магнитного фотонного кристалла для оптического затвора ………………………………………………………………..……………6.3. Магнитные фотонные кристаллы для сенсоров магнитного поля ……..187190Глава VОбратные магнитооптические эффекты в периодических наноструктурах2021.
Эффективное магнитное поле, создаваемое поверхностным плазмонполяритоном ………………………………………………………………………. 2022. Усиление обратного эффекта Фарадея в плазмонных кристаллах ……………2043. Обратный эффект Фарадея в диэлектрических решетках с волноводным слоем …………………………………………………………………………………...2094 4. Обратный экваториальный эффект Керра ………………………………………213Глава VIОптическое и акустическое управление плазмонными резонансами2221. Управление плазмонными резонансами посредством импульсов лазерногоизлучения ………………………………………………………………………….. 2221.1.Экспериментальная установка и методика измерений …………………….2221.2.Оптические свойства плазмонного кристалла ………………………………2251.3.Сравнение четырех основных конфигураций поляризации импульсовнакачки и зондирования ……………………………………………………… 2291.4.Сверхбыстрые изменения оптических свойств плазмонного кристалла …2312.
Модуляция плазмонных резонансов посредством импульсов субтерагерцовых акустических волн …………….…………………………………………..238Глава VIIДинамикаповерхностныхплазмон-поляритоноввметалло-диэлектрических структурах1. Уравнения, описывающие динамику плазмонного пакета …………………….2492492. Особенности движения плазмонного волнового пакета, дисперсия которогозависит от пространственных координат ……………………………………….2533. Поверхностные плазмон-поляритоны в плазмонных кристаллах, содержащихгладкий металл и диэлектрическую решетку …………………………………...2574. Блоховские осцилляции плазмонных импульсов ………………………………2635.
Различные варианты распространения плазмонного пакета ………………….2676. Туннелирование плазмонного пакета …………………………………………… 270Заключение277Список литературы2845 Введение. Цели и задачи диссертационной работыДиссертационная работа посвящена теоретическому и экспериментальномуисследованию взаимодействия оптического излучения с периодическими наноструктурами, оптические свойства которых могут быть модифицированы посредством внешнего воздействия: магнитного поля, интенсивного лазерного излучения или акустической волны.
Одной из основных задач диссертации является разработка новых наноструктурированных материалов, в которых за счетспециально подобранной структуры возникают резонансные явления, приводящие к существенному усилению оптических и магнитооптических эффектов,связанных с изменениями интенсивности и поляризации света.Среди различных оптических эффектов магнитооптические эффекты занимают одно из основных мест. Это обусловлено тем, что благодаря магнитооптическим эффектам возникает возможность модулировать поляризацию или интенсивность оптического излучения с частотой порядка нескольких десятков идаже сотен гигагерц.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
